基于ADS的RF2000无线传输系统链路仿真计算
【摘要】 文章分析了RF2000无线传输系统的特点，给出了简化的无线传输系统框图并详细地描述了各组成部分及其技术指标。利用MATLAB软件实现了GUI界面的传输链路计算，并且使用ADS软件进行了链路仿真，将二者的结果进行了对比，验证了链路计算的正确性。
【关键词】链路计算 RF2000无线传输系统 仿真
一、引言
随着无线通信技术的不断发展，人们对高性能大容量无线通信系统的需求越来越大。这种需求使得无线通信系统变得越来越复杂，因此无线系统仿真与计算也变得越来越重要。同时对于实际射频电路设计也具有很大的参考价值。
二、RF2000无线传输系统框图及技术指标
RF2000无线传输系统本质上就是一个射频传输系统。它包括发射机、发射天线、传播空间、接收天线以及接收机。
发射与接收天线(ANTENNA)的技术指标：①发射增益(Gt)②发射效率(nt)③发射驻波比(SWRt)
带通滤波器(BPF)的技术指标：①信号增益(GBPF)②通带带宽(BW)
低噪声放大器(LNA)的技术指标：①噪声系数FLNA②增益GLNA
混频器(MIXER)的技术指标： ①噪声系数FMIX ②变频损耗GMIX
中频放大器(IF)的技术指标：①噪声系数FIF ②增益GIF
三、系统链路仿真与计算的实现
3.1 MATLAB软件实现链路计算
GUIDE是MATLAB为GUI编程用户设计程序界面、编写程序功能内核而提供的一个图形界面形式的集成化开发环境。相对于M文件编程实现GUI界面设计，GUIDE更加简便、快捷，因此本文中使用GUIDE辅助设计实现GUI程序的前台界面。在完成以上GUI程序中回调函数的编写之后，在生成的GUI界面中输入参数，即可看到系统分析的结果。
3.2 ADS软件实现链路仿真
考虑到在ADS软件中没有集成化的天线模块，因此只对无线传输系统框图的接收机部分进行仿真。本次仿真包括一个射频输入端口、带通滤波器(BPF)、低噪声放大器(LNA)、下变频的混频器(MIXER)、中频放大器(IF)。通过ADS系统仿真，可以知道当前设计的系统参数。依据MATLAB GUI界面的输入参数，可以知道f为5.8GHz、B为20MHz、Pr为-76.394dBm、GBPF为-1.5dB、GLNA为20dB、FLNA为2.5dB、GMIX为-8dB、FMIX为10dB、GIF为30dB、FIF为5dB。
四、MATLAB链路计算与ADS链路仿真结果对比
在MATLAB链路计算程序中，除了GUI界面的系统分析(System Analysis)结果之外，还对接收机的整体性能进行了计算分析。在不考虑天线的噪声温度时，获得了接收机的如图1所示的性能指标。
对ADS链路仿真原理图的仿真结果如图2所示，仿真结果所包括的性能指标与GUI的计算分析一样。
由ADS链路仿真结果可知，它的OutPGain_ dB、NF_RefIn_NoImage_ dB以及OutPwr_dBm这三个性能指标与MATLAB计算分析结果相符。
虽然两者均没有考虑接收天线噪声的影响，但是OutNPwrTotal_dBm、OutSNR_Total_dB这两项指标看起来还是相差较大。这其中的原因在于：在MATLAB计算分析中，把带通滤波器(BPF)当作了一个理想带通滤波器;而在ADS原理图的'链路仿真中，是不可能把巴特沃兹带通滤波器当作一个理想带通滤波器的，这样也就导致ADS仿真出来的级联噪声总功率(OutNPwrTotal_dBm)总是会比MATLAB计算分析出来的大，进而导致ADS仿真出来的级联信噪比(OutSNR_Total_dB)总是会比MATLAB计算分析出来的小。考虑到这些因素所带来的误差范围，可以知道GUI的计算分析结果是正确的。
五、结束语
本文根据RF2000无线传输系统的特点，利用 MATLAB GUI 完成了RF2000无线传输系统的链路计算，并用 ADS 软件对接收机做了链路仿真。经过MATLAB链路计算与ADS链路仿真对比，验证了计算结果的正确性。在GUI界面算出来的系统最大传输距离R、接收机的输入功率Pr等都是重要的系统参数，对于实际射频电路的设计具有重要的指导意义。
参考文献：
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